水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究【畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 化學工程與工藝

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要: 采用烏氏粘度計測量醇和水的二元體系在298.35K 、3

3、03.45K和308.25K下的粘度從溫度、濃度角度分析粘度性質(zhì)的變化規(guī)律，過量粘度性質(zhì)。 </p><p>　　關鍵詞: 醇 粘度 二元體系Abstract: Measured by Ubbelohde viscometer water alcohol binary systems 298.35K, 303.45K and 308.25K the viscosity from the temperature,

4、concentration point of view of the nature of the changes of viscosity．</p><p>　　Keywords:Viscosity binary system ethanol</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要

5、I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 意義錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

6、.........................................................................................................................2</p><p><b>　　2 實驗部分3</b></p><p>　　2.1 實驗試劑和實驗儀器3</p&g

7、t;<p>　　2.1.1 實驗試劑3</p><p>　　2.1.2 儀器及玻璃器皿3</p><p>　　2.2 溶液的配制3</p><p>　　2.3 實驗內(nèi)容3</p><p>　　2.4 實驗測定方法3</p><p>　　2.5 計算方法4</p>&l

8、t;p><b>　　3 結果5</b></p><p>　　3.1 實驗數(shù)據(jù)5</p><p><b>　　3.2 結果8</b></p><p><b>　　4 結論9</b></p><p><b>　　致 謝10</b>&l

9、t;/p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　粘度(Viscosity) 是流體在流動中所產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦阻力.“為什么要做粘度的測量呢？”成千上萬的做相關

10、實驗的研究人員告訴我們，它可以提供給我們數(shù)據(jù)，對于預測產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝控制、輸送性以及產(chǎn)品在使用時的操作性有著重要的指導價值。是化工設計和過程優(yōu)化不可缺少的基礎物性和熱力學數(shù)據(jù)。粘度數(shù)據(jù)在流體流動和動量傳遞過程中有非常重要的作用。并且與溶液的熱力學性質(zhì)存在著內(nèi)在的聯(lián)系．研究溶液熱力學性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的關聯(lián)，實現(xiàn)二者的相互推算，是人們感興趣的理論問題，也有著重要的實際意義[1]。</p><p><b>

11、　　1.2 意義</b></p><p>　　粘度是流體的重要物理特性，是表征流體性質(zhì)的一項重要參數(shù)。粘度測量與石油、化工、輕工、交通、冶金、建材、煤炭及國防等領域的關系非常密切。在這些領域中，粘度測量是控制生產(chǎn)流程、實現(xiàn)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約與開發(fā)能源的重要手段。在醫(yī)學領域，測量血液及其生理液體的粘度是最新發(fā)展起來的診斷學，特別是心血管疾病及癌、瘤等疑難病癥的重要診斷手段。在物

12、理化學、流體力學、冶舍學等科學領域中，粘度測量可以獲得各種產(chǎn)品的性能、預期信息、處理效應、配方變化以及老化現(xiàn)象等等[2]。通過對流體粘度測量、對流體性質(zhì)和流體流動狀態(tài)的研究，知曉了流體的流變特性，對工廠設計泵和管道系統(tǒng)等的能力也大有幫助。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　應用流變學在粘度測量中有三個學派[3]。其一，實效學派，它是最有效的，這個學派只關心粘

13、度計所產(chǎn)生的對產(chǎn)品或工藝有用的數(shù)值。他們不關心流變學理論和以絕對值表示的測量參數(shù)。這個學派的典型應用是質(zhì)量管理和工廠生產(chǎn)[4]。其二，理論學派，它有更多的理論色彩，他們知道粘度計不能直接產(chǎn)生確定剪切率以及非牛頓流體的絕對粘度。他們可用重要的產(chǎn)品或工藝參數(shù)展示“刻度粘度”的關系，在多數(shù)情況下，也可以得出十分滿意的結果，而不用購買復雜的昂貴的流變測量設備[5]。最后，學院學派，它則要求確定并知曉所有的測定參數(shù)，特別是剪切和剪切應力。他們需要

14、有確定的幾何形狀的設備，如圓錐體、膜片或同軸圓筒式的轉體。這些類型的枯度計可以確定剪切率并可直接獲得精確的絕對粘度。[6]</p><p>　　現(xiàn)在普遍運用于工業(yè)測量的毛細管測量方法是通過在一個恒溫浴的毛細管中，將</p><p>　　需要測量的流體灌入，由于毛細管的兩頭存在氣壓差，流體往毛細管底部流動，流體</p><p>　　流滿整個毛細管的時問間隔就是要用來計

15、算粘度的一個重要的物理量，通過多次實驗</p><p>　　得出該時間問隔的平均值，然后再與毛細管的參數(shù)(每根毛細管有固定的參數(shù)值)在粘度公式里進行計算即可得出流體的粘度值。在該實驗中，恒溫浴的溫度設定，流體運動的時問間隔計時以及粘度值的最后計算都需要人工操作。并且，這種粘度計由于其自重式結構，測量對象局限于牛頓流體；這種粘度計對測量環(huán)境要求嚴格，需要大型恒溫輔助裝置，應用多局限于工廠的檢驗室；其測量過程為手工操

16、作，對測得的數(shù)據(jù)還要做大量的運算處理。</p><p>　　在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的自動化需求逐漸提高的今天，人工操作測量過程的弊端已經(jīng)很明顯地暴露出來。例如，測量過程中測量人員需要手動對儀器進行設定，這就需要測量人員懂得儀器相關的技術背景；在計時過程中要人手操作，過程繁瑣，降低了準確度；粘度計算準確度也受到很大的考驗；另外，在歷史測量數(shù)據(jù)管理方面也增加了測量人員的工作量。[7]</p><p>

17、　　國外的毛細管粘度測量已普遍實行自動測量，儀器也很多。如德國Schott Gerate公司的AVS 400型自動粘度計(1-3×104mm2／s，9999．99／0．0ls，一80—200℃)，日本的AVId全自動粘度計(1-3×104mm2／s，5-100℃±0．01℃)[8]．美國Cannon儀器公司的CAv一1自動粘度計(3-600mmZ／s，5-100℃)等[9]。</p><

18、p>　　縱觀目前國內(nèi)各行業(yè)中粘度計使用狀況，普遍比較落后，在其它的理化參數(shù)廣泛應用先進自動化設備的狀況下，粘度測量儀器仍停留在50～60年代的水平[10]。在國內(nèi)，在粘度測量的研究領域中有一種基于毛細管法的新型全自動粘度測量系統(tǒng)[11]，該系統(tǒng)采用雙氣室氣路結構，通過89C 52單片機測量系統(tǒng)，它采用獨特的氣路設計完成自動采樣，并可調(diào)節(jié)毛細管兩端的壓差，實現(xiàn)對非牛頓流體的測量。通過89 c 52單片機系統(tǒng)控制，無需測試者介入即可實

19、現(xiàn)自動測量。儀器還具有恒溫控制(精度025℃)功能，整個系統(tǒng)采用蓄電池供電，使其可用于工業(yè)現(xiàn)場。該實驗的原理是根據(jù)哈根一泊肅葉定律，粘度測量實際轉化為對流體體積、流動時間和驅動壓力的測量。另外，因為流體粘度會隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生顯著改變，所以要保證測量精度，必須進行恒溫控制[12]</p><p><b>　　2 實驗部分</b></p><p>　　2.1 實驗

20、試劑和實驗儀器</p><p>　　2.1.1 實驗試劑</p><p>　　乙醇，甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇，均為分析純，分別由中國杭州化學試劑有限公司，國藥集團化學試劑有限公司，浙江臨安青山化工試劑廠，浙江杭州雙林化工試劑廠提供。</p><p>　　2.1.2 儀器及玻璃器皿</p><p>　　FA1004型電子天平，精確度為&#

21、177;0.0001g；S.C.101型鼓風電熱恒溫干燥箱；76-1A型玻璃恒溫水浴；JD-2型金雀牌秒表；燒杯；錐形瓶；移液管；洗耳球；烏氏粘度計；毛細管直徑在0.6-0.8mm。</p><p>　　2.2 溶液的配制</p><p>　　先確定實驗所需混合溶液的體積，再估算溶液大概的質(zhì)量。計算出理論摩爾比情況下兩混合組分各自的質(zhì)量。用電子分析天平稱出錐形瓶的質(zhì)量，清零（帶瓶），加入

22、第一組分后稱重（加入組分的質(zhì)量要跟理論計算的數(shù)值相近），記錄數(shù)據(jù)A，清零（帶瓶），加入第二組分后稱重，記錄數(shù)據(jù)B。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)A、B及組分的摩爾質(zhì)量，可以得出所配混合溶液的實際摩爾分率，重復操作。</p><p><b>　　2.3 實驗內(nèi)容</b></p><p>　　分別測定甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系在不同的組成和溫度下的粘度，分析并計算體系

23、的粘度性質(zhì)和過量性質(zhì)及其它相關性質(zhì)，從分子相互作用角度討論這些二元體系性質(zhì)的變化規(guī)律。</p><p>　　2.4 實驗測定方法</p><p>　　2.4.1 實驗步驟</p><p>　?。?）配制不同組成的甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系溶液。</p><p>　?。?）將恒溫水浴調(diào)整到規(guī)定的溫度，把裝好試樣的粘度計浸在

24、恒溫水浴中恒溫15分鐘，試驗的溫度必須保持恒定到±0.1℃。 </p><p>　?。?）吸上試樣進行測量，觀察試樣在管身中的流動情況，記錄液面流過兩刻度線的時間。</p><p>　?。?）重復上述測定至少5次，其中各次流動時間與其算術平均值的差數(shù)不超過算術平均值的±0．5％，然后取不少于5次的流動時間所得的算術平均值，作為試樣的平均流動時間。</p>

25、<p>　?。?）利用公式計算運動粘度。</p><p>　　2.5 計算方法 </p><p>　　運動粘度計算公式v=C1t-C2/t </p><p>　　動力粘度計算公式 η= ρ×v</p><p>　　過量動力粘度ηE=η-(X1η1+X2η2)</p><p>　　η是動力粘度

26、η1 η2是對應的純物質(zhì)的動力粘度 ρ 是密度 v是運動粘度 [13]</p><p><b>　　3 結果</b></p><p><b>　　3.1 實驗數(shù)據(jù)</b></p><p>　　測定數(shù)據(jù)列于表3-1~3-4。并作出相應的關系圖：圖3-1~圖3-4。</p><p>　　表3-1 甲

27、醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>　　圖3-1-1 甲醇+水二元體系的動力粘度 圖3-1-2 甲醇+水二元體系的過量動力粘度 </p><p>　　表3-2乙醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>　　圖3-2-1乙醇+水

28、的動力粘度 圖3-2-2 乙醇+水的過量動力粘度</p><p>　　表3-3 正丙醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>　　圖3-3-1正丙醇+水的動力粘度 圖3-3-2正丙醇+水的過量動力粘度 </p><p>　　表3-4異丙醇+水二元體系的年度性質(zhì)</p><p>　

29、　圖3-4-1異丙醇+水的動力粘度 圖3-4-2異丙醇+水的過量動力粘度</p><p><b>　　3.2 結果</b></p><p>　　從圖3-1~圖3-4和表3-1~3-4可以看出：</p><p>　　粘度隨著溫度的升高而下降。</p><p>　　在同一溫度下，4個體系的動力粘度

30、隨著濃度的增大，粘度先上升后下降。</p><p><b>　　4 結論</b></p><p>　　測定了甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的六個二元體系在不同的組成和溫度（298.35K 、303.45K和308.25K）下的粘度，計算了上述四個二元體系在不同的組成和溫度（298.35K 、303.45K和308.25K）下的過量粘度性質(zhì)。得出了：</p&

31、gt;<p>　　在恒定溫度下，隨著醇的摩爾分率的增大，其運動粘度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。在某一恒定組分下，其混合液的粘度隨溫度的升高而減小。在X≈0.4處出現(xiàn)最大值。</p><p>　　粘度隨著溫度的升高而減小，這符合流體的一般規(guī)律。</p><p>　　物質(zhì)的粘度隨著分子量的增大而變大。</p><p><b>　　參考文獻</

32、b></p><p>　　[1]胡副欣,岳杰.液體混合物粘度的測定和計算[J].信陽師范學院學報(自然科學版),2000,13(4):418-420.</p><p>　　[2] 陳惠釗．粘度測量沖國計量出版社．1994</p><p>　　[3]J．F．Swindells．J．R．Ceo Jr．．a(chǎn)nd T．B．Gadfrey．Absolute Viscos

33、ity of Water at20℃．Jour，Research(NBS)V48,No 1．</p><p>　　[4]NBS Viscometer Calibrating Liquids and Capillary tube Viscometer；NBS</p><p>　　Monograph 55，1962 Dec．26</p><p>　　[5]M．Kawat

34、a．Realization ofa viscosity standard．Proc．Intern．Congr．hc01．5thKyoto</p><p>　　[6]Zhang，Q．Z．New Development ofRheology and Viscosity Measurement．U．S．A：Prentice—Hall lnc．1997</p><p>　　[7]張欽哉．流變學及粘

35、度檢測技術新發(fā)展．石油儀器．1997，l 1(1)：32—34</p><p>　　[8]陳惠釗．粘度量及其單位．計量技術．1989(4)：5—6</p><p>　　[9]Miloslav Bohdaneckby，Josef Kovbmr．Viscosity of polymer solutions．Amsterdam；</p><p>　　New York：El

36、sevier Scientific Pub．C0．1982．</p><p>　　[10]王永洪，王浩新型液體粘度自動測量儀的研制．儀器儀表學報．1994，15(2)：45—46</p><p>　　[11]陳惠釗．毛細管粘度計自動洗滌器．計量技術．1980(7)：23．25</p><p>　　[12]朱震鈞，王明時．新型全自動毛細管式粘度測量系統(tǒng)的設計．化工自動